高級駕駛輔助系統解決方案系列介紹—數字攝像頭

汽車電子 時間:2022-05-09來源:TI

近年來,隨著人們對駕駛安全水平需求的不斷提高,高級駕駛輔助系統(ADAS)相關技術的不斷成熟,伴隨著ADAS市場高速發展,攝像頭的需求也更加旺盛。其應用場景也是非常多的,主要是以下幾個應用場景:

· 倒車后視攝像頭

· 360環視攝像頭

· 前向攝像頭

· 電子后視鏡或流媒體后視鏡

· 防疲勞駕駛DMS

· 行程記錄儀

數字攝像頭,主要有玻璃透鏡、CMOS傳感器、圖像信號處理器(ISP)、電源管理、串行器、微處理器器等功能單元構成,如下圖一所示。但是電池保護單元一般都是在解串單元那邊。同時因為數字攝像頭體積非常小,選型過程中盡量需要考慮小體積、高效率的器件。

圖1-數字攝像頭功能框架圖

TI針對數字攝像頭,有一些完整參考設計,如TIDA-01003就是汽車用100兆攝像頭模組的參考設計。設計相關的原理圖、PCB文件和BOM都是在TI官網公開。也借這個參考介紹一下數字攝像頭模組主要功能。

圖二 – TIDA-01003設計實物圖

汽車1MP攝像頭模組參考設計利用CMOS成像在FPD_LINK Ⅲ上提供多種未壓縮的視頻格式,支持8位和10位YUV42。FPD_LINK Ⅲ 串化器技術可以通過同軸電纜傳輸視頻數據,雙向控制信號和電源。輸入電壓范圍是4~36V。

下圖是此參考設計的系統框圖,利用加串器DS90UB913A-Q1、寬電壓輸入電壓降壓器LM53600-Q1、低輸入電壓降壓器TPS62261-Q1、LDO LP5907-Q1 和ON的傳感器及圖像信號處理器(ISP)。

圖三 – TIDA-01003設計系統框圖

從系統功能框圖可以看出,在此應用上主要有以下幾大產品部分:

1.寬輸入電壓的降壓器:把PoC傳過來DC電壓降為3.3V,供后級電源用,在現實使用,PoC上的電壓有很大差別,從7~24V都可以1)、商用車的24V電池電壓,設計中直接利用電池電壓給到PoC;2)、乘用車12V電池電壓系統;3)在解串單元那邊就對電池電壓進行穩壓,有升有降,如乘用車,有的利用升降壓穩在12V,有的也把電壓降到9V等。因為ISO7637測試要求,12V電壓輸入會要求耐壓36V,24V電壓輸入會要求耐壓60V。針對性介紹幾款TI的同步降壓穩壓器產品:


· LM53600-Q1:

· 寬運行輸入電壓范圍:3.55V 至 36V(瞬態電壓最高達 42V)

· 最大電流負載:650mA (LM53600-Q1),1000mA (LM53601-Q1)

· 提供擴展頻譜選項

· 2.1MHz 固定開關頻率

· 具有可濕性側面的 10 引腳 3mm x 3mm 小外形尺寸無引線 (SON)

· TPS560430-Q1(New):

· 輸入電壓范圍:4V 至 36V

· 最大電流負載:600mA

· 2.1MHz 開關頻率

· SOT-23-6 封裝2.90mm × 1.60mm

· 集成同步整流,內置補償功能,便于使用

· LMR36006-Q1(New):(這個是針對24V乘用車電壓,耐壓要求高達60V)

· 輸入電壓范圍:4.2V 至 60V

· 最大電流負載:LMR36006-Q1 (600mA) LMR36015-Q1(1.5A)

· 400KHz,2.1MHz 開關頻率可選

· 擴頻調頻功能

· 2.00mm x 3.00mm VQFN-HR(12)

· HotRod? 封裝可以實現低EMI 和最少的開關節點振鈴

· TPS62172-Q1:(用于前端已經帶穩壓功能的電路)

· 輸入電壓范圍:3V 至 17V

· 最大電流負載:500mA

· 開關頻率典型值高達2.25MHz

· 2 × 2mm WSON-8 封裝

2.低輸入電壓的降壓器:(主要是供電壓給串化器和ISP)

· TPS62261-Q1:

· 輸入電壓范圍:2V 至 6V

· 最大電流負載:300mA

· 開關頻率典型值高達2.25MHz

· 2x2mm TSOT23-5

· TPS62242-Q1:

· 輸入電壓范圍:2V 至 6V

· 最大電流負載:600mA

· 開關頻率典型值高達2.25MHz

· 2x2mm SON/TSOT23

3.低噪聲的LDO:

· LP5907-Q1:

· 輸入電壓范圍:2.2V 至 5.5V

· 輸出電流:250mA

· 電源抑制比 (PSRR):1kHz 頻率時為 82Db

· 無需噪聲旁路電容

· 1.00mm x 1.00mm X2SON封裝

· TLV702-Q1:

· 輸入電壓范圍:2V 至 5.5V

· 輸出電流:300mA

· 高電源抑制比(PSRR):頻率1kHz 時為68Db

· 1.50mm × 1.50mm WSON封裝

· TLV710-Q1:(雙路LDO可以同時替換LDO和低壓降壓穩壓器)

· 輸入電壓范圍:2V 至 5.5V

· 輸出電流:550mA(雙路合計最大值)

· 高電源抑制比(PSRR):頻率1kHz 時為70Db

· 1.5mm × 1.5mm SON-6封裝

4.加串器

·DS90UB913A-Q1:

·25MHz 至 100MHz 輸入像素時鐘支持 

·可編程數據有效載荷:

a.10 位有效載荷,高達 100MHz 

b.12 位有效載荷,高達 75MHz

· DS90UB933-Q1:(相比參考設計的DS90UB913A-Q1,更推薦更高的并行時鐘的DS90UB933-Q1)

· 支持 37.5MHz 至 100MHz 輸入像素時鐘

· 可編程數據有效載荷

a.10 位有效載荷,高達 100MHz

b.12 位有效載荷,高達 100MHz

· 5.00mm × 5.00mm WQFN

· 能夠驅動長達 15m 的同軸或屏蔽雙絞線 (STP) 電 纜

· DS90UB953-Q1:(MIPI CSI)(對應參考設計TIDA-020000)

· 4.16Gbps 級串行器支持高速傳感器包括全高清1080p 2MP 60fps 和 4MP 30fps 成像器

· 符合 D-PHY v1.2 和 CSI-2 v1.3 標準的系統接口

a. 多達 4 條數據通道,每通道速率為 832Mbps

b. 支持多達四個虛擬通道 

· 小型 5mm × 5mm VQFN 封裝

· 1.8V 單電源

· 支持單端同軸或屏蔽雙絞線 (STP) 電纜

在實際的產品設計中,還要需要ESD防護,電壓穩定性監控,來保證傳感器、圖像信號處理器和加串器的穩定工作,還會額外加上ESD保護器件在差分線和電壓監控在3.3V系統上。對此我們的推薦是TI如下器件:

1.ESD 管

· TPD2E001:適用于高速數據接口的低電容、2 通道 +/-15kV ESD 保護陣列

2.電壓監測芯片

· 2.90 mm × 1.60 mm SOT-23(3)封裝

· 2.5 V, 3 V, 3.3 V, 5 V電壓監控

· 200ms 上電延遲

· TPS3809-Q1: 具有低電平有效推挽復位功能的汽車小尺寸3 引腳電壓監控器

關鍵詞: 自動駕駛 數字攝像頭 高級駕駛輔助系統

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